«Умные» тормоза. Тормозные системы ABS, TCS, ESP, EBD, BAS, VSC
Без эффективной тормозной системы, автомобиль превращается не просто в средство повышенной опасности, а средство неконтролируемой чрезвычайной ситуации. Десятилетия эксплуатации автомобилей, развитие электроники и компьютерной техники, позволили конструкторам создать системы, помогающие водителям эффективно управлять своим автомобилем и избегать дорожно-транспортных происшествий. В этой статье мы расскажем о некоторых популярных тормозных системах, получивших широкое распространение.
Система ABS
При возникновении неожиданного препятствия или при других обстоятельствах, автомобилисты, как правило, инстинктивно изо всей силы давят на педаль тормоза, чтобы остановить машину. Но если автомобиль не оборудован никакими «умными» тормозными системами, то мы получаем неконтролируемый занос. Почему? Полное нажатие на тормоз вызывает блокировку колес. Но на белом свете нет ничего одинакового. Под одним колесом чистый асфальт – у него одно сцепление с дорогой, под вторым колесом – асфальт с песочком, и у колеса другое сцепление с дорогой. К тому же износ тормозных колодок на разных колесах разный, вот и возникают разнонаправленные силы, которые превращают автомобиль в многосоткилограммовый снаряд, летящий неизвестно куда. Кратковременное схватывание колес, на всем пути торможения, позволяет приблизить средние коэффициенты скольжения для всех колес к единым. Это связано с стремлением к среднестатистическим свойствам для дорожного покрытия, ели его взять по всему (максимальному) пути торможению автомобиля. То есть, в одном случае тормозить будет то одно колесо, то другое, в зависимости от того песок или асфальт под ним, в итоге, в среднем, получиться равномерное торможение. Не стоит забывать и о следующем обстоятельстве, что при торможении, самой значимой силой строгания является начало движения. Впоследствии, инерционные силы перемещают автомобиль гораздо легче. Этот случай можно сравнить с тем, когда вы перетаскиваете диван, при перестановке мебели по вашей комнате. Самое значительное усилие будет при начале движения, далее вы почувствуете, насколько легче его передвигать, если не останавливаться.
Для предотвращения подобных ситуаций была разработана система ABS — Antilock Brake System, — антиблокировочная система. Это уже достаточно «старая» система, ей уже более тридцати лет.
Состоит система их датчиков скорости вращения колес, в нее входит, также модулятор тормозного давления, и, конечно же, электронный блок управления. Для чего предназначен каждый из элементов? Датчики должны вовремя подать сигнал о блокировке колес. Этот сигнал поступает на блок управления, который, в свою очередь, подает сигнал модулятору, для понижения давления жидкости в тормозной системе. После того, как колесо разблокировалось, подается сигнал о восстановлении давления жидкости. Этот процесс происходит циклически пока датчики подают сигнал о блокировке колес, т.е. пока водитель нажимает педаль тормоза чрезмерно, до состояния блокировки колес. Циклы схватывания и отпускания колеса происходят в доли секунды. Работу системы ABS водитель ощущает по толчкам педали тормоза. Также слышен характерный стук, словно проезд через неровности.
Еще одной особенностью системы ABS является улучшенная управляемость во время торможения. Так, когда колеса то тормозят, то катяться, автомобиль не только скользит на покрышках по асфальту в случае блокировки колес, но в некоторые промежутки времени едет на колесах, тем самым у него есть возможность менять траекторию движения. В случае, колеса заблокированы, то как правило управления автомобилем при торможении очень проблематично, он из-за сил инерции просто скользит по прямой траектории.
Система TCS
В каких случаях колеса могут сорваться в скольжение по поверхности? Наиболее часто, это момент начала движения, при начале разгона, при попадании автомобиля на участки дороги с разными сцепными свойствами. Чтобы издавиться от этого была разработана и внедрена система TCS или Traction Control System – система тягового контроля.
У этой системы есть и другие названия и, соответственно, сокращения — ASR, ETS, ASC. Но суть у них одна. В случае когда, ведущие колеса начинают вращаться быстрее, чем ведомые, это воспринимается как пробуксовка. И тут все зависит от настройки блока управления. В одном варианте, электроника как бы «придушивает» двигатель, хотя водитель давит на педаль газа, или притормаживает ведущими колесами, пока не кончится пробуксовка. Хотя возможен вариант, когда работают одновременно обе алгоритма. Система TCS позволяет легче тронуться на автомобиле, обеспечивая сцепление с дорогой, также позволяет избежать пробуксовки по льду.
Система ESP
Дальнейшим развитием тормозных систем стала разработка системы ESP — Electronic Stability Program, электронной системы стабилизации. Конечно, у предыдущих систем были свои недостатки. При использовании ABS система помогала предохранить блокировку колес, но выходить из критической ситуации водитель должен был сам, в каком бы паническом состоянии он не был. Типичным примером является вход в вираж на большой скорости, и автомобиль или сносит в кювет или на полосу встречного движения, а действия водителя еще часто усугубляют ситуацию торможением с поворотом руля в сторону заноса.
При наличии в автомобиле системы ESP – она бы автоматически уменьшила подачу топлива, что снизило бы скорость автомобиля, а также выбрала такие тормозные усилия на каждом колесе, которые бы компенсировали момент сил направленных на разворот автомобиля вокруг своей оси, и удержала бы автомобиль на траектории движения.
При том же повороте, когда сносится задняя ось, ESP подтормаживает наружное переднее колесо, что позволяет стабилизировать момент сил и возвращает автомобиль на траекторию движения.
Но для того, чтобы ESP работала, к имеющимся датчикам на колоссах, необходимо добавить датчики поперечного ускорения, курсового отклонения, и датчики положения рулевого колеса, ну, и конечно, поставить более мощный микропроцессор с более обширным программным обеспечением. Конечно, установка ESP дело не дешевое, но массовость производства машин позволяет их удешевлять и использовать на все более дешевых моделях автомобилей.
Система EBD
Название данной системы расшифровывается, как электронная система распределения тормозного усилия.
Суть работы системы заключается в увеличении эффективности замедления движения, основанное на том, какие из колес имеют более высокий коэффициент сцепления с дорогой.
При проскальзывании одного из колес, система перераспределяет тормозное усилие по разным колесам. Кроме того, система оценивает загрузку колес и также меняет тормозное усилие. К примеру, при спуске с горы, более эффективно притормаживаются передние колеса. Кроме того, если загружен багажник и полный салон, то притормаживаются задние колеса. В результате машина останавливается очень быстро, даже если колеса находятся на разных видах покрытия.
Система BAS
Brake Assist System. Это можно перевести как «помощник» при торможении. Суть ее заключается в том, что если система оценивает начало нажатия на педаль тормоза, как резкое, то она сама сразу же создает максимальное давление в тормозной системе на все последующее время торможения. Также данная система включается во взаимодействие с круиз-контролем, и когда, по мнению системы, расстояние между автомобилями, или автомобилем и препятствием критически малое, то система сама тормозит автомобиль.
Система VSC
Одна из самых сложных систем торможения. Система VSC (Vehicle Stability Control ) контролирует с помощью множества датчиков следящими за параметрами автомобиля. Это и режим работы двигателя, вращение колес, давление в тормозной системе, поперечное ускорение, положение рулевого колеса, работу трансмиссии. Все эти данные обрабатываются и далее посылаются команды на работу механизмов в данной конкретной ситуации. Эта система пытается исправить ситуацию, которая возникла из-за самоуверенности водителя, или, наоборот, из-за недостатка опыта.
К примеру, тот же поворот на высокой скорости. Водитель видит, что сходит с траектории и может оказаться в кювете или на встречке. Он усугубляет ситуацию торможением или поворотом руля в сторону заноса. Система VSC «придушит» двигатель, не даст заблокировать колеса, перераспределит тормозные усилия так, чтобы противодействовать поперечной силе, вводящей автомобиль во вращение, пытаясь направить машину на свою полосу. Пока такие системы ставятся на дорогие автомобили, но все меняется, и когда-нибудь она станет штатным оборудованием.
ABS, EBD, ESC, ESP… Что означают эти аббревиатуры и как работают «ассистенты» в современном авто?
Без электроники нынче никуда: ее внедряют даже на такие проверенные временем автомобили, как УАЗ и Lada 4×4. А уж в современном авто «ассистентов» на порядок больше, и каждый из них выполняет свои функции. Но что конкретно делают электронные помощники в автомобиле и как водителю понять, что они работают, – ответы в нашем материале.
ABS+EBD
Начнем с самых распространенных «ассистентов», появившихся еще в 70-х годах прошлого века. Поначалу они позиционировались исключительно как опция для моделей представительского класса (причем по цене около 10 % от стоимости самого авто). Речь идет о ABS (Anti-lock Braking System) – антиблокировочной системе колес, обеспечивающей при торможении максимальное тормозное усилие, но при этом не блокирующей колес. Зачем? Чтобы водитель мог управлять автомобилем при торможении, объехать препятствие или сместиться в другую полосу движения.
Процесс работы ABS ощущается как вибрация на педали тормоза и сопровождается характерным стрекочущим звуком. Чтобы процесс торможения стал еще более эффективным, изобрели EBD (Electronic Brakeforce Distribution) – электронное распределение тормозного усилия. Сегодня эти две системы неотъемлемы друг от друга и обозначаются как ABS+EBD.
Brake Assist
Следующая стадия развития тормозных систем – появление Brake Assist, «тормозного ассистента». Из названия понятно, что он помогает тормозить, но как и зачем? Ведь уже есть ABS и EBD. По идее, с появлением этих систем аварийность должна была снизиться, ведь управлять автомобилем при экстренном торможении стало гораздо проще. Но, проведя исследование, ученые выяснили, что в опасный момент очень многие водители элементарно… не дожимают педаль тормоза! То есть физически авто успевает остановиться до препятствия, но при этом потенциал системы не используется на 100%.
Поэтому и появился Brake Assist – когда вы резко бьете по педали тормоза, он «дожимает» ее за вас, делая торможение максимально эффективным. Как это ощущается? В некоторых моделях авто, если резко ударить по педали тормоза и сразу же отпустить ее, торможение будет продолжаться еще 1-2 секунды – это и есть Brake Assist. Но в реальной жизни его работу ощутить сложно. Когда при резком торможении машина остановится, то просто покажется, что вы достаточно сильно нажали на тормоз и никакой «ассистент» не вмешивался.
Traction Control
Если предыдущие системы одинаково обозначаются у всех автопроизводителей, то этого «ассистента» каждый волен называть по-своему. Но суть одна – это система контроля тяги. Она работает по тому же принципу, что и ABS, но зеркально: та не позволяет колесам блокироваться при торможении, а эта – пробуксовывать на старте. Используются те же датчики вращения на колесах и тормозная система с электронным распределением тормозного усилия.
Как это работает? Допустим, вы стоите на краю дороги, левое колесо еще на асфальте, а правое попало на лед. На старте правое колесо начнет пробуксовывать, и, если лед очень скользкий, то машина не двинется с места – весь крутящий момент уйдет в пробуксовку. С этим и борется Traction Control. Обнаружив несоответствие в скорости вращения колес и обнаружив, что машина стоит на месте, а правое колесо буксует, она слегка «прикусит» его тормозами. Благодаря этому крутящий момент частично уйдет на левое колесо, и авто сможет тронуться с места.
Как это ощущается? В большинстве случаев – никак. Система выдает себя только морганием пиктограммы на панели приборов, а машина уверенно стартует с места.
Одновременно Traction Control может занижать обороты двигателя. И это уже ощущается, потому что водитель давит на газ, а машина не разгоняется. Но как только ведущие колеса получат достаточное сцепление с покрытием, Traction Control перестает вмешиваться, и все возвращается в привычные режимы управления.
Система оказалась очень эффективной: ее устанавливают практически на все автомобили, а на мощные версии – в обязательном порядке. Отдельное развитие Traction Control получил на кроссоверах и внедорожниках, ведь все внедорожные «ассистенты» основаны как раз на нем.
ESP (Electronic Stability Program)
Научив автомобили быть послушными при разгоне и торможении, инженеры перешли к следующей проблеме – контролю управляемости в экстремальных режимах. Вы наверняка видели множество роликов, в которых авто делает резкий маневр, срывается в занос и вылетает либо на встречную полосу, либо на обочину. Именно эти ситуации и предотвращает ESP – электронная система стабилизации. Некоторые автопроизводители также называют ее системой динамической стабилизации, но суть от этого не меняется.
Система стабилизации стала следующим этапом развития электронных «ассистентов», и включает в себя как ABS, так и Traction Control. Но в отличие от них ESP работает не только при разгоне или торможении, а постоянно. С помощью специальных датчиков система «знает», что происходит с авто в каждую секунду движения. Куда повернут руль, насколько сильно нажата педаль газа, какая передача включена, активирован ли спортивный режим движения и т.д. Она умеет мгновенно распознавать нештатные ситуации и сразу же решать проблемы, созданные водителем или внешними факторами.
Как это работает? Допустим, вы едете по зимней дороге. С виду она идеально чистая, но все же покрыта тонким слоем льда. В какой-то момент вы делаете резкий маневр и машина срывается в занос. На скорости 90 км/ч ее начинает разворачивать поперек полосы. Вы бьете по тормозам, но скорость еще слишком высока, занос развивается сильнее… Но у нас же ESP! Поэтому стираем прежнюю картинку: никакого заноса, никакого разворота и никакой паники. «Хрум!» – услышите вы странный звук, и машина вдруг слегка вильнет, но спокойно поедет дальше. Это ESP распознала начинающийся занос, задействовала ABS и притормозила отдельные колеса, чтобы стабилизировать авто. При этом все произошло в доли секунды. Мгновенная реакция и отличный результат.
Большинство водителей даже не знает, что в осенне-зимний период ESP может срабатывать по несколько раз на день, настолько эффективно и незаметно система ведет себя в обычных режимах движения. А уж в экстремальных ее может заменить только профессиональный автогонщик, да и то не во всех ситуациях. Именно ESP позволяет любому сидящему за рулем чувствовать себя как за каменной стеной – даже начинающий водитель спокойно может ездить на 500-сильном суперкаре, находясь под неусыпным контролем электроники.
Да, автомобильная наука сегодня готова предложить водителю огромный спектр помощников – начиная с базовых и заканчивая самодостаточным искусственным интеллектом. И все же главный за рулем – водитель. А «ассистент» – всего лишь очень способный помощник, применяемый в современных авто, которые можно найти в каталоге atlantm.by.
ABS, ESP, TCS, EBD
ABS — Антиблокировочная система ABS (Anti-lock Brake System) предотвращает блокировку колёс автомобиля при резком торможении или на скользкой поверхности. В большинстве случаев она сокращает тормозной путь. Но главное достоинство ABS в том, что при экстренном торможении автомобиль остаётся управляемым, то есть не срывается в неуправляемое скольжение. Таким образом, водитель может одновременно и тормозить и поворачивать(эффективность руля около 80%(на АБС с EBD). Также ABS спасает машину от заноса в ситуации, когда одна сторона машины находится на сухом асфальте, а вторая — на грунтовой обочине или на мокром покрытии. Система состоит из нескольких датчиков и электронного блока управления, в реальном времени подстраивающего давление в тормозной системе для каждого колеса автомобиля. Данная система очень востребована на мототехнике водителями с малым опытом вождения.
ESP. Начнем с того, что ESP (Electronic Stability Program — «программа электронной стабилизации») – электронная система курсовой устойчивости — это торговая марка компании Bosch. Если в комплектации автомобиля вы видите именно эту аббревиатуру, знайте, что вам предлагают систему производства Bosch. У других производителей тоже есть подобные технологии, но и называются они иначе. Например, VSA (Vehicle Stability Assist) или VSC (Vehicle Stability Control). В США, Канаде и Японии и других странах используется также аббревиатура ESC (Electronic Stability Control). Однако принцип действия и эффект всех систем динамической стабилизации с точки зрения безопасности одинаков. ESP система значительно снижает риск ухода автомобиля в занос в критических ситуациях (превышена допустимая скорость в повороте, при перестроении или при манёврах на скользком покрытии и т.п.). В большинстве случаев помогает избежать потери курсовой устойчивости при ошибке водителя, в начале развития заноса выборочно подтормаживается одно из четырёх колёс и (или) уменьшается подача топлива в двигатель (эта же система выполняет и функцию противобуксовочной при разгоне). Но при очень значительном превышении безопасной скорости прохождения поворота или чрезмерно резком вращении руля, полностью занос предотвратить электроника не в состоянии, т.к. законы физики или целенаправленные действия водителя система ESP победить не сможет.
Bosch ESP®
TCS — Traction Control System Эта система позволяет избежать пробуксовки колес автомобиля в момент, когда одно колесо вращается быстрее другого, система автоматически определяет это и подтормаживает его для восстановления сцепления с дорогой.
EBD — Электронная система распределения тормозных сил EBD (Electronic Brake Distribution) улучшает эффективность торможения, изменяя соотношение тормозных сил между передними и задними колёсами при изменении загрузки автомобиля. Так же, эта система перераспределяет тормозные усилия на правых и левых колёсах при торможении в поворотах, что помогает сохранить курсовую устойчивость. С помощью различных датчиков она измеряет загрузку машины, и по мере наполнения автомобиля, позволяет тормозной системе давать большее усилие на задние колёса. Для тех кто не знал, передние колеса машины выполняют главную роль при торможении, в результате этого происходит наиболее интенсивный износ тормозных колодок и тормозных дисков передней оси.
Brake Assist — Усилитель экстренного торможения Система Brake Assist сокращает тормозной путь при паническом торможении, когда водитель нажимает на педаль тормоза быстро, но с малым усилием. Brake Assist мгновенно увеличивает давление в тормозной системе, не дожидаясь от водителя полного нажатия на педаль. Это позволяет машине чуть раньше начать торможение с большей эффективностью. Brake Assist реагирует не на степень нажатия на педаль тормоза, а на скорость её перемещения. Часто автопроизводители сопровождают работу этой системы с миганием всех указателей поворота, как при включенной аварийной сигнализации.
Для чего нужны ABS/ESP/TCS/EBD/Brake Assist
ESP — Электронная система курсовой устойчивости
ESP (Electronic Stability Program — «программа электронной стабилизации») значительно снижает риск попадания автомобиля в занос или снос в критических ситуациях. Например, когда превышена допустимая скорость в повороте, при перестроении или при манёврах на скользком покрытии. В большинстве случаев ограждает машину от потери курсовой устойчивости при ошибке водителя, в самом начале развития заноса или сноса выборочно подтормаживая одно из четырёх колёс и (или) уменьшая подачу топлива в двигатель (эта же система выполняет и функцию противобуксовочной, при разгоне). Тем не менее, законы физики или целенаправленные действия водителя ESP победить не сможет. Так что при очень значительном превышении безопасной скорости прохождения поворота или чрезмерно резком вращении руля, электроника полностью занос предотвратить не в состоянии. Чудес, как известно, не бывает.
ABS — Антиблокировочная система
ABS (Anti-lock Brake System) предотвращает блокировку колёс автомобиля при резком торможении. В большинстве ситуаций она как минимум сокращает тормозной путь. Но главное достоинство ABS в том, что при экстренном торможении автомобиль остаётся управляемым, то есть не срывается в неуправляемое скольжение. Таким образом, водитель может одновременно и тормозить и поворачивать, чтобы например, избежать столкновения. Также ABS спасает машину от заноса, вылета с дороги или на встречную полосу при резком торможении в ситуации, когда одна сторона машины находится на сухом асфальте, а вторая — на грунтовой обочине или на мокром покрытии. Система состоит из нескольких датчиков и электронного блока управления, в реальном времени подстраивающего давление в тормозной системе для каждого колеса автомобиля.
EBD — Электронная система распределения тормозных сил
EBD (Electronic Brake Distribution) улучшает эффективность торможения, меняя соотношение тормозных сил между передними и задними колёсами при изменении загрузки автомобиля. Кроме того, эта система перераспределяет тормозные усилия на правых и левых колёсах при торможении в поворотах, что помогает сохранить курсовую устойчивость. С помощью различных (в разных вариантах системы) датчиков она измеряет загрузку машины, и по мере наполнения автомобиля, позволяет тормозной системе давать большую долю усилия на задние, всё более загружающиеся, колёса.
Brake Assist — Усилитель экстренного торможения
Система Brake Assist сокращает тормозной путь при паническом торможении, когда водитель нажимает на педаль тормоза быстро, но при этом недостаточно сильно. Brake Assist мгновенно увеличивает давление в тормозной системе, не дожидаясь от водителя полного нажатия на педаль. Это позволяет машине чуть раньше начать торможение с максимально возможной интенсивностью, чем это произошло бы на автомобиле с обычной тормозной системой. Brake Assist реагирует не на степень нажатия на педаль тормоза, а на скорость её перемещения.
TCS — Антипробуксовочная система или, как иногда ее называют, трэкшэн-контроль (TCS — трэкшен контрол систем). Назначение системы — предотвратить срыв колес в скольжение, а также снизить силу динамических нагрузок на элементы трансмиссии на неоднородном дорожном покрытии. Ведущие колеса сначала подтормаживаются, затем, если этого недостаточно, уменьшается подача топливной смеси в двигатель и, следовательно, поступающая на колеса мощность.